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中国工程院院士潘复生: 镁基材料将成下一个储能风口

2022-09-23 08:44来源:中国能源报作者:苏南关键词:镁离子电池正极材料收藏点赞

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在近日举办的第十二届中国国际储能大会上,新一代储能材料——基材料因资源丰富、能量密度高、利用成本低、安全性好、环境友好的特点引起业内关注。中国工程院院士、国家镁合金材料工程技术研究中心主任潘复生表示,高效安全的储能技术是全球新能源开发与应用的重大技术瓶颈,镁基储氢材料是金属固态储氢材料中储氢密度最高的,一旦大规模应用,将根本上改变传统储能模式中效率低、成本高、安全性差等问题。

新一代储能技术迫在眉睫

记者采访获悉,目前,国际上电化学储能的平均占比不到1%,我国的电化学储能则占了储能行业将近9%。在技术层面,市场关注点主要在锂离子电池储能、液流电池和抽水蓄能方面,对其他新型储能技术以及混合储能技术发展的关注度比较低。

“中国工程院研究认为,到2050年,可再生能源装机容量可以比2020年增加10倍,需要大量的能源储存,按照目前的储能量远远不够,现有储能技术遇到了严重的瓶颈。”潘复生表示,例如,锂离子电池资源短缺、安全隐患、污染等问题尚未根本解决。国家能源局综合司近日发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)征求意见稿》特别提出:“中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池。”这无疑对锂电池的发展提出了更为严格的要求。

潘复生认为,新一代储能材料与装备的发展,是未来大规模应用新型储能技术的基础和保障,新一代储能材料具备安全、低成本、环境友好、资源丰富的特性。现在研究较多的是新一代电池、新一代固态储氢技术、新一代机械储能、重力储能等。“例如,镁合金储能材料的研发有助于实现固体形式储氢,未来氢燃料可以做成干电池在商店售卖。”

为什么研究镁储能材料?

谈及缘何研究镁基储能材料?潘复生表示,首先,我国镁矿资源非常丰富,占世界镁矿资源的70%。其次,镁资源具有新能源潜力,其强度高于铝合金和钢铁,镁合金不仅是高效、安全的储运氢材料,还是环保高密度的安全电池材料。

“镁储氢能力非常强,储氢密度是气态氢的1000倍、液态氢的1.5倍。”潘复生表示,由于镁及镁金属是常温常压,所以安全性远高于气态和业态储氢。此外,镁储氢还可纯化氢气。据悉,镁固态储氢材料在储氢过程当中可以转化为99.999%的绿氢。镁本身也是绿色制氢材料,如果把镁和水相结合,1克镁相当于2升氢气,它的储氢率可以达到15.2%。

据了解,近几年,全球镁及镁合金的研究呈现爆发式增长。我国也已经成为全球重要的镁生产国、应用国和研究国,在国际上具有一定的技术优势。

镁产业有望达万亿级

在潘复生看来,镁合金作为一种绿色金属材料,最有“钱景”。镁的成本只有锂的1/25左右,镁离子电池有望替代目前大范围使用的锂电池。“镁领域技术一旦成熟,将带领镁产业由目前的百亿级市场直接升级为万亿级市场。”

不过,目前,资源有限、成本高、安全性问题没有根本解决是制约锂电池产业发展的难题。相比而言,镁电池成本低、安全性高、燃料密度与锂电池相当,业内认为镁电池可能成为电池领域的颠覆者。例如,作为负极来说,镁电池是现在商用锂电池负极的6倍。

“镁离子电池发展的时间相对较短。”潘复生表示,“我们做了很多镁产业化的前期工作,例如,负极材料、电解液、正极材料等多领域多角度研究。特别是我们研究的正极材料,燃料密度可以超过每公斤500万千瓦时,而成本只有目前磷酸铁锂一半左右。今年,我们团队研发了一种低成本、高电压、长寿命的镁电池正极材料,循环寿命可达到1万次。下一步,我们将开展镁基材料加氢站、运氢车、纯化储氢一体化、分布式储能、动力电池五方面示范研究。”


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